摘要：张家口某地区出露的早白垩世张家口组主要由流纹岩和粗面岩组成。本文研究了该地区张家口组火山岩主量元素和微量元素，该区流纹岩和粗面岩具有富铁，高钾和全碱，富集 REE、Rb、Th、等不相容元素，Nb、Ta 相对 LREE亏损的特点；低分异样品不具有明显负 Eu 异常。华北克拉通拉斑质基性下地壳在高温、低氧逸度和低水逸度条件下的部分熔融产物，形成于碰撞后构造背景。
关键词：火山岩；地球化学；岩石成因；张家口组；燕山；张家口地区
前人对张家口某地区火山岩的研究焦点集中在年代学和地层对比方面，缺乏系统的岩石地球化学资料，尤其是高精度的微量元素分析资料。本文在新获得的张家口某地区的张家口组火山岩元素地球化学数据基础上，探讨其岩石成因及其反映的区域构造背景，为深入认识燕山带乃至华北克拉通东部中生代构造-岩浆活动格架转换的动力学背景提供线索。
1 区域地质背景
张家口某地区张家口组火山岩不整合覆盖于太古宇之上，在大地构造上位于燕山中生代褶皱-逆冲推覆构造带西段。张家口组火山岩 SHRIMP 锆石 U-Pb 年龄介于 143~136 Ma 之间，属于早白垩世最早期的贝里阿斯阶。张家口组主要火山岩类的岩相学特征：①流纹岩具斑状结构，流动构造，斑晶以石英、透长石和奥长石为主，基质以石英、长石微晶为主；②流纹质熔结凝灰岩具熔结凝灰结构，假流动构造，由岩屑、晶屑、浆屑、玻屑等组成；③粗面岩具粗面结构、块状构造，斑晶以钾长石为主，少量斜长石斑晶，基质主要为隐晶质长石、石英和暗色矿物组成。
2 分析方法
将张家口组火山岩样品进行无污染碎样至 200 目，在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所分析主量、稀土和微量元素。主量元素采用熔片法 X-射线荧光光谱法（XRF）分析，主要氧化物的分析误差一般小于2%；稀土元素采用等离子质谱法（ICP-MS）分析；微量元素采用 ICP-MS 和 XRF 法分析。分析过程采用国际标准样品（GSR2 和 GSR3）进行监控，测定结果表明测定值和推荐值的相对误差均小于10%，且大多数微量元素的分析误差在 5%以内。
3 元素地球化学特征
3.1 主量元素特征
张家口地区张家口组火山岩属于粗面岩和高钾流纹岩。它们在主量元素方面的特征如下：（1）高碱高钾，碱度指数为0.80~0.87；（2）显著富铁贫镁；（3）流纹岩的钙含量低，因此流纹岩的过铝指数在 1.0~1.11 之间，属于弱过铝质；而粗面岩为准铝质。
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3.2 稀土和微量元素
该区张家口组火山岩的稀土元素总量（w（ΣREE））变化于 269.3×10 -6 ~615.9×10 -6之间，SiO 2 含量最高的流纹岩（Zh06）具有最高的稀土元素含量。该区张家口组粗面岩和多数流纹岩具弱的 Eu 异常或无明显 Eu负异常，，而 Zh03 样品具有较大的 Eu 负异常，，富硅的流纹岩 Zh06 则具有明显的 Eu 负异常和 Ce 负异常。
该区张家口组火山岩大多数富集 Rb、Ba、Th、U、K、LREE、Pb，而 Nb、Ta 相对 Th、U 和 LREE 亏损，Sr、Ti 也明显亏损；与其它相比，高硅的流纹岩Zh06 还亏损 Ba、Eu。张家口组火山岩的 Nb/Ta 比值介于 15~19 之间，接近幔源岩浆的 Nb/Ta 比值。
4岩石成因
关于A 型花岗质岩浆的成因，一些学者认为 A 型花岗岩类以及对应的喷出岩是幔源的碱性基性岩浆分离结晶作用的产物；还有研究者认为地壳长英质源岩部分熔融形成准铝质和“铝质”A 型花岗岩类，而镁铁质源岩部分熔融形成过碱质A型花岗岩类。也有学者认为拉斑系列基性岩浆及其分异产物部分熔融形成还原型 A 型花岗岩类，长英质源岩部分熔融则形成氧化型 A 型花岗岩类。
该区张家口地区的张家口组火山岩具有典型 A 型花岗岩类的岩石地球化学特征，是 A 型花岗质岩浆喷出地表固结成岩的产物。张家口组火山岩在岩石地球化学方面的突出特征还包括：高 Pb 含量，Nb、Ta 相对于 Th、U 和 LREE 的亏损特征，负 Eu 异常不明显，以及流纹岩为弱过铝质。合理的岩石成因模式必须能够解释张家口组火山岩的这些岩石地球化学特征。
5 构造背景探讨
有人认为张家口某地区地区张家口组火山岩形成于区域拉张构造背景，与构造叠复作用无关。但是，构造地质学研究表明燕山带晚侏罗世-早白垩世时期发生强烈挤压变形：张家口地区永丰堡一带可见太古宇片麻岩逆掩于张家口组之上；本文的野外调查显示张家口地区张家口组火山岩呈一枢纽走向北西的大型背斜出露；北京北部古北口逆掩断层向南压盖在早白垩世早期的粗碎屑岩之上，区域性地壳伸展活动发育在张家口组火山岩形成之后。燕山西段出露不少晚侏罗世-早白垩世的 C 型埃达克岩，这些岩石的高 Sr 低 Y、Yb 特征要求其熔体-矿物体系存在石榴子石残留相，暗示燕山西段 144 ~ 137 Ma 期间地壳厚度不低于 50 km。所以，张家口组火山岩并非形成于区域性地壳减薄的构造背景之中。
6 结论
张家口某地区张家口组粗面岩和流纹岩元素地球化学特征与 A2 型花岗岩相似，具有高碱、高钾、富铁贫镁，富集 REE、Rb、Th、U、Zr、Ga 等不相容元素，低分异样品不具有明显负 Eu 异常，Nb、Ta 相对 LREE 亏损等特点。地质证据表明张家口某地区张家口组火山岩形成于碰撞后构造背景，是华北克拉通拉斑质基性下地壳在高温贫水条件下的部分熔融产物。其形成与燕山造山带西段在早白垩世时期由于挤压变形导致的岩石圈地幔拆沉所诱发的幔源基性岩浆底侵或内侵作用有关。
参考文献：
[1] 牛宝贵，和政军，宋彪，任纪舜.张家口组火山岩定年及其重大意义[J].地质通报，2003，22（2），140-141.
论文作者:刘兴章
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：张家口论文; 火山岩论文; 地球化学论文; 燕山论文; 岩石论文; 岩浆论文; 白垩论文; 《基层建设》2018年第8期论文;